磁力计运用(HMC5833L,HMC5983)

(一) ATan，ATan2区别

对于tan(θ) = y / x:

θ = AT an(y / x)求出的θ取值范围是[-PI/2, PI/2]。

θ = AT an2(y, x)求出的θ取值范围是[-PI, PI]。

?当(x, y) 在第一象限, 0 < θ < PI/2.

?当(x, y) 在第二象限 PI/2 < θ≤PI.

?当(x, y) 在第三象限, -PI < θ < -PI/2.

?当(x, y) 在第四象限, -PI/2 < θ < 0.

当点(x, y)在象限的边界也就是坐标轴上时:

?当y是0，x为非负值, θ = 0.

?当 y是0，x是负值, θ = PI.

?当 y是正值，x是0, θ = PI/2.

?当 y是负值，x是0, θ = -PI/2.

由此可知，一般情况下用ATan即可，当对所求出角度的取值范围有特殊要求时，应使用ATan2

(二) 什么是磁偏角和方位公式

磁偏角，即现实中指北针指向的磁极（地磁极）和我们地图上标注的传统意义的磁极是不重合的，有一个夹角。你看地球仪上的地球也不是歪脖子转动么，就是这个意思。下面是几何时间，如何定义方位。这里采用了反正切角的表达方式。

π 是180度，2π是360度，n*1/2是90度... 其实这个反正切角就是射线(x,y)和x轴正向间的夹角。没什么好神秘的。如果y<0，射线在x轴下方，那么角度从x轴正向顺时针旋转，而且是负值;如果y>0，角度从x轴正向逆时针旋转。

几个特殊点的取值:

(0,0)夹角为0

(0, 1)对于的复平面夹角为π/2，

(?1, 0)对于复平面的夹角为π，

(0, ?1)对于复平面的夹角为3π/2。

看完了这些基础知识，我们来分析honeywell的HMC5883三轴数位罗盘对角度的计算公式。angle= atan2(y,x) * (180 / 3.14159265) + 180;

其实就是这样的：

角度= atan2(y,x) * (180 / π) + 180，这里角度用0~360°表示。因为atan2(y,x) 算出来的会是多少π，所以后面用了个180/π来换算成度数(0~360°)。但是，但是后面那个+180是干嘛？如果是60°的角，+180就变成了240°,从A点变成了B点变成了下面这个图。

仔细想想公式，因为这种反正切角的范围是从-π到π （-180°~180°）, 而我们通常读出的指南针角度是0°~360°，所以需要把这个范围进行平移180°，到指南针的角度。但是这样一来，原来60°的角度变成了240°，也就是，整个象限沿着虚线被"镜像"了一下。下图x

轴要变成"南“的位置，好吧，这就正常了。

于是我们得到了下面这个方位判断：

if((angle < 22.5) || (angle > 337.5 ))

Serial.print("South");

if((angle > 22.5) && (angle < 67.5 ))

Serial.print("South-West");

if((angle > 67.5) && (angle < 112.5 ))

Serial.print("West");

if((angle > 112.5) && (angle < 157.5 ))

Serial.print("North-West");

if((angle > 157.5) && (angle < 202.5 ))

Serial.print("North");

if((angle > 202.5) && (angle < 247.5 ))

Serial.print("NorthEast");

if((angle > 247.5) && (angle < 292.5 ))

Serial.print("East");

if((angle > 292.5) && (angle < 337.5 ))

Serial.print("SouthEast");

假设我们是60°角，也就是指北针正北顺时针转60度位置，应该在NE（东北）位置，套用上面的公式，60 + 180 = 240°，然后套用上面的条件判断：angle > 202.5° 并且angle < 247.5°，处于NorthEast (东北)位置，正确。

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磁场单位：1 Gs(高斯) = 10^-4 T（特斯拉T）

1T = 10^4Gs = 10^7mGs

高斯是“厘米克秒”制；特斯拉是“米千克秒”制

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HMC5883L并没有直接和主控制器的I2C接口相连接。

而是与MPU6050的AUXI2C接口连接，这样，有两种方式访问HMC5883L的数据。

1.将MPU6050的AUX接口设置成直连式，STM32F可以通过I2C直接访问HMC5883L

2.开启MPU6050的AUX接口为主控制器，通过AUXI2C接口MPU6050负责采集HMC5883L的采样结果,并将结果存放在自己的FIFO寄存器中。STM32F通过访问MPU6050读取HMC5883的转换结果。

以上两个方式都可以在miniIMU中实现，不需要额外的增加或者是修改电路，只需要设置MPU6050相应的控制寄存器。

HMC5883L的数据准备引脚连接到了STM32，通过查询该引脚的电平，判断是否有新的转换数据

HMC5883L电子罗盘是检测地球磁场工作的设备，地表上的地磁场强度并不均匀，强度因地理位置而有所变化.在更换场地后，需要进行磁场校准。地球的磁场强度从0.3-0.6高斯不等，强度非常微弱且容易受到干扰，带金属的物体，有电流的地方都会产生干扰。在车辆或船舶上使用时应远离发动机等铁磁性较大的装备。

有两个方法可以减少这些干扰：

1.安装miniIMU必须尽量远离有金属的物体，特别不要安装在电机这种产生可变磁场的地方。

2.在一次安装完成后，需要对HMC5883L进行磁场标定操作。这个操作可以解决固定的磁力影响，如附近的金属物质产生的干扰场，但是不能解除可变的磁力影响。